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1、精品名师归纳总结第 9 章 液压传动系统的设计液压系统是机械设备的动力传动系统。因此，它的设计是主机设计的一部分，必需与主机的总体设计同时进行。一般在分析主机的工作循环、性能要求等基础上，经过认真分析比较，在确定全部或局部采纳液压传动方案之后，才会提出液压传动系统的设计任务。液压系统设计必需采纳现代设计思想，从实际动身，留意调查讨论，吸取国内外先进设计体会，在满意工作性能要求、工作牢靠的前提下，力求使系统结构简洁、成本低、效率高、操作保护便利、使用寿命长。液压系统的设计步骤并没有严格的次序，各步骤之间往往要相互穿插进行。一般的，液压系统的设计步骤如下：明确液压系统的设计要求及工况分析。主要参数
2、的确定。进行系统方案论证，拟定液压系统原理图。通过运算，挑选液压元件。对液压系统主要性能进行验算。设计液压装置，编制液压系统技术文件。9.1 液压系统的设计依据和工况分析9.1.1 液压系统的设计依据设计要求是进行工程设计的主要依据。设计前，必需把主机对液压系统的设计要求和与设计相关的情形明白清晰，一般要明确以下主要问题：主机用途，总体布局与结构，主要技术参数与性能要求，工艺流程或工作循环，作业环境与条件等。液压系统应完成哪些动作，各个动作的工作循环及循环时间。负载大小及性质、运动形式及速度快慢。各动作的次序要求及互锁关系，各动作的同步要求及同步精度。液压系统的工作性能要求，如运动平稳性、调速
3、范畴、定位精度、转换精度，自动化程度、效率与温升、振动与噪声、安全性与牢靠性等。液压系统的工作温度及其变化范畴，湿度大小，风沙与粉尘情形，防火与防爆要求，安装空间的大小、外廓尺寸与质量限制等。经济性与成本等方面的要求。只有明确了设计要求及工作环境，才能使设计的系统不仅满意性能要求，且具有较高的牢靠性、良好的空间布局及造型。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结9.1.2 液压系统的工况分析工况分析的目的是明确在工作循环中执行元件的负载和运动的变化规律，它包括运动分析和负载分析。1、运动分析运动分析，就是讨论工作机构依据工艺要求应以什么样的运动规律完成工作循环，运动速度的大小、加速度是
4、恒定的仍是变化的、行程大小及循环时间长短等。为此必需确定执行元件的类型，并绘制位移一时间循环图或速度一时间循环图。液压执行元件的类型可按表 10.l 进行挑选。名 称特点应用场合双杆活塞缸单杆活塞缸柱塞缸摇摆缸齿轮、叶片马达轴向柱塞马达径向柱塞马达双向输出力、输出速度一样，杆受力状态一样双向输出力、输出速度不一样，杆受力状态不同。差动连接时可实现快速运动结构简洁双向工作的往复运动往复不对称直线运动长行程、单向工作单叶片缸转角小于300，双叶片缸转角小于150往复摇摆运动结构简洁、体积小、惯性小运动平稳、转大、转速范畴宽结构复杂、转大、转速低高速小转矩回转运动大转矩回转运动低速大转矩回转运动表
5、10.1 液压执行元件的类型2、负载分析负载分析，就是通过运算，确定各液压执行元件的负载大小和方向，并分析各执行元件运动过程中的振动、冲击及过载才能等情形。作用在执行元件上的负载有约束性负载和动力性负载两类。约束性负载的特点是其方向与执行元件运动方向永久相反，对执行元件起阻挡作用，而不会起驱动作用。例如库仑固体摩擦阻力、粘性摩擦阻力是约束性负载。动力性负载的特点是其方向与执行元件的运动方向无关，其数值由外界规律所打算。执行元件承担动力性负载时可能会显现两种情形：一种情形是动力性负载方向与执行元件运动方向相反，起着阻挡执行元件运动的作用，称为阻力负载正负载 。另一种情形是动力性负载方向与执行元件
6、运动方向一样，称为超越负载负负载 。超越负载变成驱动执行元件的驱动力，执行元件要保护匀速运动，其中的流体要产生阻力功，形成足够的阻力来平稳超越负载产生的驱动力，这就要求系统应具有平稳和制动功能。重力是一种动力性负载， 重力与执行元件运动方向相反时是阻力负载。与执行元件运动方向一样时是超越负载。 对于负载变化规律复杂的系统必需画出负载循环图。不同工作目的的系统，负载分析的着重点不同。例如，对于工程机械的作业机构，着重点为重力在各个位置上的情形，负载图以位置为变量。机床工作台着重点为负载与各工序的时间关系。液压缸的负载运算可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结一般说来，液压缸承担的动力性
7、负载有工作负载F w、惯性负载 Fm、重力负载 Fg，约束性负载有摩擦阻力Ff、背压负载 Fb、液压缸自身的密封阻力F sf。即作用在液压缸上的外负载为，需依据详细情形分析打算。惯性负载 Fm惯性负载是运动部件在启动加速或减速制动过程中产生的惯性力，其值可按牛顿其次定律求出：9.2 ）式中 m 运动部件总质量。a 加速度。vt时间内速度的变化量。 t启动或制动时间。一般机械系统取0.1s 0.5s 。行走机械系统取0.5s 1.5s。机床运动系统取 0.25s0.5s。机床进给系统取0.05s 0.2s。工作部件较轻或运动速度较低时取小值。导向摩擦阻力 Ff摩擦阻力是指液压缸驱动工作机构所需克
8、服的导轨摩擦阻力，其值与导轨外形、安放位置和工作部件的运动状态有关。对于平导轨9.3 ）对于 V 形导轨9.4）式中 FN 作用在导轨上的垂直载荷。 V 形导轨夹角，通常取 90。 导轨摩擦系数，其值可参阅相关设计手册。重力负载 Fg当工作部件垂直或倾斜放置时，自重也是一种负载，当工作部件水平放置时，Fg 0。背压负载 Fb 液压缸运动时仍必需克服回油路压力形成的背压阻力Fb，其值为9.5 ）式中 A2 液压缸回油腔有效工作面积。pb 液压缸背压。在液压缸结构参数尚未确定之前，一般按体会数据估量一个数可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结值。系统背压的一般体会数据为：中低压系统或轻载
9、节流调速系统取0.2MPa 0.5MPa。 回油路有调速阀或背压阀的系统取0.5MPa 1.5MPa 。采纳补油泵补油的闭式系统取1.0MP a1.5MPa 。采纳多路阀的复杂的中高压工程机械系统取1.2MPa 3.0MPa 。液压缸自身的密封阻力F sf液压缸工作时仍必需克服其内部密封装置产生的摩擦阻力Fsf，其值与密封装置的类型，油液工作压力，特殊是液压缸的制造质量有关，运算比较繁琐。一般将它计入液压缸的机械效率 m中考虑，通常取 m 0.900.97。液压缸运动循环各阶段的负载液压缸的运动分为启动、加速、恒速、减速制动等阶段，不同阶段的负载运算是不同的：启动时9.6 ）加速时9.7 ）恒
10、速运动时9.8 ）减速制动时，按相同的坐标绘制液压缸的负载时间F t或负载位移 F s图。图 9.l所示为某机床主液压缸的速度图和负载图。图 9.l 某液压缸的速度图和负载图最大负载值是初步确定执行元件工作压力和结构尺寸的依据。液压马达的负载力矩分析与液压缸的负载分析相同，只需将上述负载力的运算变换可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结为负载力矩即可。9.2 液压系统主要参数的确定执行元件的工作压力和流量是液压系统最主要的两个参数。这两个参数是运算和挑选元件、辅件和原动机的规格型号的依据。要确定液压系统的压力和流量，第一必需依据各液压执行元件的负载循环图，选定系统工作压力。再依据系统
11、压力，确定液压缸有效工作面积A或液压马达的排量 VM 。最终，依据位移一时间循环图 或速度一时间循环图 确定其流量。9.2.1 系统工作压力的确定依据液压执行元件的负载循环图，可以确定系统的最大载荷点，在充分考虑系统所需流量、系统效率和性能要求等因素后，可参照表9.2或表 9.3挑选系统工作压力。工作压力是确定执行元件结构参数的主要依据。它的大小影响执行元件的尺寸和成本，乃至整个系统的性能。在系统功率肯定时，一般选用较高的工作压力，使执行元件和系统的结构紧凑、质量轻、经济性好。但是，如工作压力选得过高，会提高对元件的强度、刚度及密封要求和制造精度要求，不但达不到预期的经济成效，反而会降低元件的
12、容积效率、增加系统发热、降低元件寿命和系统牢靠性。反之，如工作压力选得过低，就会增大执行元件及整个系统的尺寸，使结构变得巨大。所以应依据实际情形选取适当的工作压力。表 9.2 按负载挑选系统工作压力负载 kN系统压力 MPa 50.8 l5101.6 210 202.5 320303430 504 5 50 57表 9.3 按主机类型挑选系统工作压力机 床农业机械设备类型磨床组合机床牛头刨床插床齿轮加工机床车床铣床镗床珩磨机床拉床龙门刨床汽车工业小型工程机械及帮助机械工程机械重型机械锻压设备液压支架船用系统压力 MPa 2.5 6.32.56.310101616 321425可编辑资料 - -
13、 - 欢迎下载精品名师归纳总结9.2.2 执行元件参数的确定前面初步选定的工作压力可以认为就是执行元件的输入压力pl，然后再初步选定执行元件的回油压力 p2背压 ，这样就可以确定执行元件的参数。液压缸的主要结构参数缸径D、活塞杆径 d和液压马达的排量VM 的运算详见第 3章、第 4章相应运算公式。留意运算所得的数值，应圆整为标准值。9.2.3 执行元件流量的确定液压缸 液压马达 所需最大流量 qmax按其实际有效工作面积A或液压马达的排量VM 及所要求的最高速度 vmax或马达最高转速 nmax来运算，即9.10式中 V 执行元件的容积效率。当单杆液压缸作差动连接时，实际有效工作面积AA1 A
14、2。液压缸所需最小流量 qmin按其实际有效工作面积A和所要求的最小速度 vmin来运算，即9.11上式所求得的液压缸最小流量应当等于或大于流量掌握阀或变量泵的最小稳固流量。同样的，液压马达最小流量按其排量和所要求的最小转速来运算。9.2.4 执行元件的工况图工况图包括压力图、流量图和功率图。压力图、流量图是执行元件在运动循环中各阶段的压力与时间或压力与位移，流量与时间或流量与位移的关系图。功率图就是依据压力p与流量 q运算出各循环阶段所需功率，画出功率与时间或功率与位移的关系图。当系统中有多个同时工作的执行元件时，必需把这些执行元件的流量图按系统总的动作循环组合成总流量图。图 9.2所示为某
15、液压缸的工况图。图 9.2 液压缸的压力图、流量图和功率图示例工况图是挑选液压泵、液压掌握阀和运算电机功率等的依据。利用工况图，可验算各工作阶段所确定的参数的合理性。例如，当多个执行元件按各工作阶段的流量或功率叠加，其最大流量或功率重合而使流量或功率分布很不均衡时，可在整机设计要求答应的条件可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结下，适当调整有关执行元件的动作时间或速度，尽量躲开或减小流量、功率的最大值，以提高整个系统的效率。9.3 液压系统原理图的拟定和方案论证拟定系统原理图是液压系统设计中最重要的一步，它是从工作原理和结构组成上来详细表达设计任务中的各项要求，不需精确运算和挑选元件
16、规格，只需挑选功能合适的元件，原理合理的基本回路组合成系统。一般的方法是挑选一种与本系统类似的成熟系统作为基础，对它进行适应性调整或改进，使其成为具有继承性的新系统。假如没有合适的相像系统可借鉴，可参阅设计手册和参考书中有关的基本回路加以综合完善，构成自己设计的系统原理图。用这种方法拟定系统原理图时，包括确定系统类型、挑选回路和组成系统三方面的内容。l. 挑选系统的类型系统有开式系统和闭式系统两种类型。挑选系统的类型主要取决于它的调速方式和散热要求。一般的，采纳节流调速和容积节流调速的系统、有较大空间放置油箱且不需另设散热装置的系统、要求结构尽可能简洁的系统等都宜采纳开式系统。采纳容积调速的系
17、统、对工作稳固性和效率有较高要求的系统、行走机械上的系统等宜采纳闭式系统。2. 挑选液压基本回路液压基本回路是打算主机动作和性能的基础，是组成系统的骨架。要依据液压系统所需完成的任务和工作机械对液压系统的设计要求来挑选液压基本回路。在拟定液压系统原理图时，应依据各类主机的工作特点和性能要求，先确定对主机主要性能起打算性影响的主要回路，然后再考虑其它帮助回路。例如对于机床液压系统，调速和速度换接回路是主要回路。对于压力机液压系统，调压回路是主要回路。有垂直运动部件的系统要考虑平稳回路。有多个执行元件的系统要考虑次序动作、同步或回路隔离。 有空载运行要求的系统要考虑卸荷回路等。挑选基本回路时，第一
18、要抓住各类机器的液压系统的主要冲突，如对变速、稳速要求严格的主机，速度的调剂、换接和稳固是系统设计的核心。对速度无严格要求，但对输出力、力矩或功率调剂有主要要求的机器，功率的调剂和安排是系统设计的核心。压力掌握方式的挑选主要取决于液压系统的调速方式。节流调速时，多采纳调压回路。容积调速或容积节流调速时，就多采纳限压回路。卸荷回路的挑选，主要由系统功率缺失、温升、流量与压力的瞬时变化等因素打算。3. 液压系统的合成选定液压基本回路后，配以帮助性回路，如锁紧回路、平稳回路、缓冲回路、掌握油路、润滑油路、测压油路等，就可以组成一个完整的液压系统。合成液压系统时应特殊留意以下几点：防止回路间可能存在的
19、相互干扰。系统应力求简洁，并将作用相同或相近的回路合并，防止存在余外回路。系统要安全牢靠，要有安全、连锁等回路，力求掌握油路牢靠。组成系统的元件要尽量少，并应尽量采纳标准元件。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结组成系统时仍要考虑节约能源，提高效率，削减发热，防止液压冲击。测压点分布合理等。对牢靠性要求高又不答应工作中停机的系统，应采纳冗余设计方法，即在系统中设置一些备用的元件和回路，以替换故障元件和回路，保证系统连续牢靠运转。最重要的是，实现给定任务有多种多样的系统方案，因此必需进行方案论证，对多个方案从结构、技术、成本、操作、保护等方面进行反复对比，最终组成一个结构完整、技术先
20、进合理、性能优良的液压系统。9.4 运算和挑选液压元件液压元件的运算是指运算液压元件在工作中承担的压力和通过的流量，以便挑选元件的规格、型号。此外，仍要运算原动机的功率和液压油箱的容量。挑选元件时，应尽量选用标准元件。9.4.1 液压泵的确定与驱动功率的运算确定液压泵时要依据系统的工作压力和流量以及系统对泵的性能要求来进行。泵选定后，就可运算泵所需电动机功率，并依据此功率和泵所需转速挑选相应的电动机。1. 确定液压泵的最大工作压力和流量液压泵的最大工作压力pp按下式运算：9.12式中 plmax 液压执行元件最大工作压力，由压力图 p t选取最大值。 p从液压泵出口到执行元件入口之间全部沿程压
21、力缺失和局部压力缺失之和。初算时按体会数据选取：管路简洁，管中流速不大时，取p 0.2MPa 0.5 MPa。管路复杂，管中流速较大或有调速元件时，取p 0.5 MPa 1.5 MPa 。液压泵的流量 qp按下式运算：9.13式中K 考虑系统泄漏和溢流阀保持最小溢流量的系数，一般取K 1.1 l.3，大流量取小值，小流量取大值。 q max 同时工作的执行元件的最大总流量，由流量图q t选取最大值。挑选液压泵时，可以参考液压元件手册，依据液压泵最大工作压力pp挑选液压泵的类型，依据液压泵的流量 qp挑选液压泵的规格。挑选液压泵的额定压力时应考虑到动态过程和制造质量等因素，要使液压泵有肯定的压力
22、储备。一般泵的额定工作压力应比上述最大工作压力高 20 60，泵的额定流量就应与系统所需的最大流量相适应。2. 确定原动机的功率可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结液压泵在额定压力和额定流量下工作时，其驱动电机的功率可从元件手册中查到。此外，也可依据详细工况运算。电动机的转速应与泵的转速匹配。在工作循环中，当液压泵的压力和功率变化较小时，液压泵所需的驱动功率为9.14式中 p 液压泵的总效率，齿轮泵p 0.6 0.8，叶片泵 p0.7 0.8，柱塞泵 p 0.80.85。详细数值可参阅产品样本。限压式变量叶片泵的驱动功率，可按泵的实际流量压力特性曲线拐点处的功率来运算。在工作循环过
23、程中，当液压泵的压力和功率变化较大时，液压泵所需的驱动功率应分别运算出工作循环中各个阶段所需的驱动功率，然后求其均方根值即可：9.15式中 P1、 P2、 Pn 在一个工作循环中，每个工作阶段所需的功率W 。t1、t2、tn 在一个工作循环中，每个工作阶段所需的工作的时间s。在挑选电动机时，应将求得的平均功率值与各工作阶段的最大功率值比较，如电动机的超载量在答应范畴之内式中 d 管道内径。 q 通过管道油液的流量。v 管内油液的流速，按举荐流速选取。管道壁厚的运算9.17式中金属管壁厚。d 管道内径。p 工作压力。 许用应力，对于钢管，b为抗拉强度， n为安全系数，当 p在7MPa 17.5M
24、Pa之间时，取 n 6。当p 17.5MPa时，取 n 4。对于铜管，取 25MP。a运算出管道内径和壁厚之后，应按标准选取相应规格的油管。在实际设计中，管道通常按选定液压元件油口的大小及管接头尺寸来确定其尺寸。2. 确定油箱容量液压系统的散热主要依靠油箱，油箱大，散热快，但占的面积大。油箱小，就油温较高。初始设计时，油箱容量可按以下体会公式确定：9.18式中 qV 液压泵每分钟排出的液体体积m3。 体会系数，低压系统取 2 4，中压系统取 5 7，高压系统取 6 12，行走机械取 l 2。系统设计完成后，应按散热或温升要求验算油箱容积。滤油器、蓄能器和冷却器的挑选可参阅液压设计手册。可编辑资
25、料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结9.5 液压系统性能验算液压系统设计完成后，需要对它的技术性能进行验算，以便判定设计质量。液压系统性能的验算主要是运算系统压力缺失、调整压力、泄漏量、系统效率、系统温升、运动平稳性等。这里只介绍系统压力缺失和温升的验算，其它验算可参阅液压设计手册。9.5.1 液压系统压力缺失验算选定了液压元件的规格及管道、滤油器等辅件，确定了安装方式，绘制出管路安装图 之后，就可以对管路系统的总压力缺失进行验算。总压力缺失包括管道的沿程压力缺失、 局部压力缺失和各种液压掌握阀的局部压力缺失。总压力缺失的运算请参阅第2章。验算压力缺失的目的之一是为了正确确定系统的调整压力
26、，即系统溢流阀的调整压力，以便指导系统的调试。当系统执行元件的工作压力已确定时，系统的调整压力可依据管路中的压力缺失进行运算。各种阀类元件的局部压力缺失可从产品样本中查出。液压泵应有肯定的压力储备量，假如运算出的系统调整压力大于液压泵额定压力的75，就应当重新挑选元件规格和管道尺寸，减小压力缺失，或者另选额定压力较高的液压泵。9.5.2 液压系统发热和温升验算液压系统中各种能量缺失都转化为热量，使油温上升。系统连续工作一段时间后，系统所产生的热量和散发到空气中的热量平稳时，系统油温不再上升，此时的油温应不超过答应值。油温超过答应值时，必需实行适当的冷却措施或修改液压系统的设计。1. 液压系统的
27、发热功率液压系统发热的缘由，主要是液压泵和执行元件的功率缺失、管道的压力缺失及溢流阀的溢流缺失。管道的发热较少，与它自身的散热基本平稳，可以忽视不计。液压泵的缺失功率 9.19式中 Ppi 各液压泵的输入功率。 pi 各液压泵的总效率。ti 各液压泵的运行时间。T 工作周期。n 液压泵数量。液压执行元件的缺失功率可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结9.20式中 P2j 各执行元件的输入功率。 2j 各执行元件的总效率。tj 各执行元件的运行时间。m 执行元件数量。溢流阀的缺失功率9.21式中 pYi 各溢流阀的调整压力。 qYi 各溢流阀的溢流量。k 溢流阀数量。节流功率缺失9.2
28、2式中pji 各流量阀进出口压差。 qji 通过各流量阀的流量。 k 流量阀数量。液压系统的发热功率9.23液压系统的发热功率也可以用下面的公式进行估算： 或9.24式中 Pi 各液压泵输入的总功率。Po 各执行元件输出的总功率。系统效率，包括泵效率、回路效率和执行元件效率。2. 液压系统的散热功率液压系统中产生的热量由系统中的各散热面散发到空气中去，其中油箱是最主要的散热面。当只考虑油箱的散热时，就液压系统的散热功率为9.25式中 油温与环境温度之差 。2A 油箱散热面积 m 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结K 油箱散热系数 W m2，其值按表 9.4挑选。可编辑资料 - -
29、 - 欢迎下载精品名师归纳总结表 9.4 油箱散热系数K 値可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结散热条件通风条件较差通风条件良好用风扇冷却循环水强制冷却散热系数8915 17231101753. 系统温升运算当液压系统的发热功率P与油箱的散热功率 PC相等时，系统处于热平稳状态。此时，系统温升为9.26按上式运算出的温升，不应超过答应的温升值。一般机床液压系统取25 30。一般低、中压系统正常工作油温为30 55左右，最高不答应超过70。高压系统正常工作油温为 50 80左右，最高不答应超过90，可取35 40。9.6 绘制正式工作图、编制技术文件液压系统装配图是液压系统的安装施工
30、图，一般包括正式的液压系统原理图、液压站装配图 包括油箱装配图、液压泵机架、集成块装配图等、液压装置的总体结构图、管路布置图以及各种非标准元件的和零件图等。在管路安装图中应画出各油管的走向，固定装置结构，各种管接头的形式、规格等。9.6.1 绘制液压系统原理图的要求绘制液压系统原理图的要求如下：液压系统原理图应按系统不工作状态时画出。全部元件均按国家标准图形符号绘制。明细栏中应标明液压元件的名称、规格、型号和调整值。在执行元件的上方应绘出动作循环示意图。复杂的系统，按各执行元件的动作程序绘制动作循环图和电磁铁、压力继电器、行程开关的动作程序表。9.6.2 液压装置的结构设计液压系统原理图确定之
31、后，可依据所挑选的液压元件、帮助元件进行液压装置的设计。这时，必需对液压装置的总体结构形式、液压元件的配置形式进行挑选。1. 液压装置的结构形式通常，液压装置可以设计成集中式和分散式两种形式。集中式结构是将液压系统的动力源、掌握阀组等独立设置于主机之外，组成液压泵站。其优点是：安装修理便利，油源的振动、发热不会影响主机，但占的面积较大。分散式结构是将液压系统的动力源、掌握阀组等分别安装在设备的适当位置。其优点是：结构紧凑，占的面积小，但安装修理困难，系统的振动、发热对主机性能有肯定影响。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2. 液压掌握阀的配置形式液压阀可以采纳板式配置与集成式配置
32、两种形式。板式配置是将板式元件及其底板固定在连接底板上，用油管连接成液压系统，如图9.3所示。集成式配置主要有集成块式和叠加阀式两种形式。集成块式配置是用标准回路集成块或自行设计的典型回路集成块，组合成各种液压系统。集成块是一块通用化的六面体， 四周除一面安装通向执行元件的管接头之外，其余三面用于安装阀类元件，块内由钻孔形成油路，通常一个块就是一个典型基本回路。一个液压系统往往由几个集成块组成，块的上下两面作为块与块之间的结合面，各集成油路块与顶盖、底板一起用长螺栓叠装起来， 即组成整个液压系统。总进油口开在底板上通过集成块的公共孔道直接通顶盖。叠加阀式配置就是用叠加阀叠加成各种液压回路和系统
33、。叠加阀与一般管式、板式标准元件相比，其工作原理没有多大差别，但详细结构却不相同。它是自成系列的新型元件，每个叠加阀既起掌握阀的作用，又起通道的作用。因此，叠加阀式配置不需要另外的连接块，只需用长螺栓直接将各叠加阀叠装在底板上，即可组成所需的液压系统。集成式配置的优点是：结构紧凑，体积小，节约管件，可标准化，便于设计与制造， 更换设计便利，油路压力缺失小，减小了泄漏，提高了系统的工作牢靠性，因而得到了广泛应用。图 9.4所示是集成块式配置的外观图。除此以外，仍有管式连接，这种连接形式多用于工程机械等，在此不再赘述。图 9.3 液压元件的板式配置图 9.4 液压元件的集成块式配置9.6.3 编制
34、技术文件液压系统的技术文件主要包括：设计任务书，设计运算说明书，液压设备操作使用说明书其中应有液压系统原理图，零部件目录表，标准件、通用件和外购件总表等。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结9.7 液压系统设计运算举例本节介绍某工厂汽缸加工自动线上的一台卧式单面多轴钻孔组合机床液压系统的设计实例。已知：该钻孔组合机床主轴箱上有16根主轴，加工 14个13.9的孔和两个 8.5的孔。刀具为高速钢钻头，工件材料是硬度为240HB 的铸铁件。机床工作部件总重量为G 9810N 。快进、快退速度为 v1 v3 7 /min ，快进行程长度为l1 100，工进行程长度为 l2 50，往复运动
35、的加速、减速时间期望不超过0.2s。液压动力滑台采纳平导轨，其静摩擦系数为 fs 0.2，动摩擦系数为 fd 0.1。要求设计出驱动它的动力滑台的液压系统，以实现“快进 工进 快退 原位停止 ”的工作循环。下面是该液压系统的详细设计过程，仅供参考。9.7.1 负载分析1. 工作负载由切削原理可知，高速钢钻头钻铸铁孔的轴向切削力F 与钻头直径 D mm 、每转进给量mm/r 和铸件硬度 HB 之间的体会运算式为 ，求得N）2. 惯性负载N）3. 阻力负载静摩擦阻力N ）动摩擦阻力所示。速度图就按已知数 值v1 v3 7 /min 、和工进速度v2 等绘制，如图 9.5b所示。其中v2由主轴转速及
36、每转进给量求出，即 v2n1s1 n2s2 0.05 3m/min 。图 9.5 组合机床液压缸的负载图和速度图a） 负载图及表 9.3按主机类型挑选系统压力可知，组合机床液压系统在最大负载约为 35000N 时宜取 p1 4MPa 。鉴于动力滑台要求快进、快退速度相等，这里的液压缸可选用单杆式的，并在快进时作差动连接。在这种情形下，液压缸无杆腔工作面积1应取为有杆腔工作面积2的两倍，即活塞杆直径 d与缸筒直径 为d 0.707 的关系。在钻孔加工时，液压缸回油路上必需具有背压p2，以防孔被钻通时滑台突然前冲。根 据体会，取 p2 0.8MPa 。快进时液压缸虽作差动连接，但由于油管中有压差p
37、存在，有杆腔的压力必需大于无杆腔，估算时可取p0.5MPa。快退时回油腔中也是有背压的，这时 p2亦可按 0.5MPa估算。由工进时的推力运算液压缸面积：故有m2m ，m按GB/T2348 1993将这些直径圆整成标准值，为：D 110mm， d 80mm。由此求得液压缸两腔的实际有效面积为：m2，m 2体会算，活塞杆的强度和稳固性均符合要求。依据上述 D 与d的值，可估算液压缸在各个工作阶段中的压力、流量和功率，如表9.6可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结所示，并据此绘出工况图如图9.6所示。表 9.6 液压缸在不同工作阶段的压力、流量和功率值可编辑资料 - - - 欢迎下载精
38、品名师归纳总结9.7.3 液压系统图的拟定1. 液压回路的挑选第一挑选调速回路。由图 9.6中的工况图可知，这台机床液压系统的功率小，动力滑台工进速度低，工作负载变化小，可采纳进口节流的调速形式。为明白决进口节流调速回路在孔钻通时的滑台突然前冲现象，回油路上要设置背压阀。由于液压系统选用了进口节流调速的方式， 系统中油液的循环必定是开式的。从工况图中可以清晰的看到，在这个液压系图 9.6 组合机床液压缸工况图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结统的工作循环内，液压缸交替的要求油源供应低压大流量和高压小流量的油液。最大流量 与最小流量之比约为 70，而快进、快退所需的时间比工进所需的时间少得多。因此从提高系统效率、节约能量的角度来看，采纳单个定量泵作为油源明显是不合理的，宜采纳双泵 供油系统，或者采纳限压式变量泵加调速阀组成的容积节流调速系统。这里打算采纳双泵 供油回路，如图 9.7a所示。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 9.7液压回路的挑选a）泵源。 b）换向回路。 c）速度换接回路其次是挑选快速运动和换向回路。系统中